二氧化碳捕集与封存是应对气候变化的关键技术之一，生石灰因其高效的反应活性和丰富的资源储备，在该领域展现出巨大潜力。生石灰矿化封存CO₂的机理基于碳酸化反应：CaO与CO₂在适宜条件下反应生成稳定的CaCO₃，实现碳的永久固定。该过程分为两个阶段：首先，生石灰水化生成Ca(OH)₂，随后Ca(OH)₂与CO₂发生碳酸化反应。研究表明，在相对湿度60%-80%、温度300-500℃的条件下，碳酸化效率可达70%-90%。与传统胺吸收法相比，生石灰矿化技术具有安全性高、封存稳定、原料易得等优势。
生石灰碳酸化系统的设计与优化需综合考虑反应动力学与工程经济性。反应器类型直接影响传质传热效率，流化床反应器可实现气固充分接触，但能耗较高；固定床反应器结构简单，但存在通道效应。生石灰的循环利用是提升经济性的关键，可通过多级碳酸化-煅烧工艺实现吸收剂再生，但再生能耗需控制在合理范围。最新研究显示，掺杂过渡金属氧化物（如Fe₂O₃、MnO₂）可显著改善生石灰的循环稳定性，经过20次循环后仍保持60%以上的碳酸化活性。此外，利用工业余热作为反应热源，可降低系统运行成本，提高技术经济可行性。
生石灰矿化封存技术的规模化应用仍面临挑战，未来研究方向应聚焦于材料改性和工艺创新。开发高稳定性钙基吸收剂，通过微观结构调控减缓烧结现象；优化反应条件，在碳酸化效率和能耗间寻求平衡；探索与工业流程的耦合模式，如将碳酸化反应器集成到水泥厂或电厂尾气处理系统。随着碳交易市场的完善和碳税政策的实施，生石灰矿化技术有望成为重要的碳负性技术，为工业部门深度脱碳提供新路径。
